Künstlerische Darstellung des extragalaktischen Hintergrunds Lichtemission und -absorption. klicken um zu vergrößern
Das Universum ist gefüllt mit einem diffusen Strahl von allen Sternen und Galaxien. Dieser kosmische Nebel ist tatsächlich schwer zu erkennen, da wir viel hellere Objekte in der Nähe haben, die ihn auswaschen können. wie wie die Lichter der Stadt die Sterne in der Nacht verdunkeln. Eine Möglichkeit, diese Strahlung zu messen, besteht darin, die Strahlung von Quasaren zu verwenden, die extrem hell und weit entfernt sind. Die energiereiche Strahlung der Quasare verliert beim Durchgang durch diese Hintergrundstrahlung Energie und kann gemessen werden.
Überall im Raum schimmert ein kosmisches Hintergrundlicht. Sterne, Galaxien - alle Arten von Quellen - tragen dazu bei; Das Licht ist in der Tat ihre Reste. Jetzt haben Astrophysiker entdeckt, dass dieses Licht kaum so intensiv ist, wie irgendjemand vermutet hatte. Die Forscher verwendeten zwei entfernte Quasare als "Sonden" und zeichneten ihre Gammaspektren mit dem H.E.S.S. Teleskope in Namibia. Diese Spektren erwiesen sich als etwas gerötet; Das Hintergrundlicht schien die Strahlung der Quasare nur leicht zu verschleiern. Diese Beobachtungen werfen nicht nur Licht auf das Hintergrundlicht, sondern auch auf Themen wie die Geburt und Entwicklung von Galaxien (Nature, 20. April 2006).
Sterne, Galaxien, Quasare und viele andere Objekte tragen zum Strahlungsnebel im Universum bei. Es durchdringt den gesamten intergalaktischen Raum; Es ist das „übrig gebliebene“ Licht, das all diese Objekte aussenden. Das extragalaktische Hintergrundlicht (EBL) deckt Epochen mit Sternaktivität von der Entstehung der ersten Sterne bis zur Gegenwart ab. Wissenschaftler haben lange versucht, diese Emission zu messen. Dies direkt zu tun ist jedoch nicht einfach und äußerst ungenau, da die Erdatmosphäre, das Sonnensystem und die Milchstraße Strahlung aussenden, die der Beobachtung einer schwachen EBL im Wege steht.
Ein Ausweg aus diesem Problem ist die Beobachtung von Quasaren - den kosmischen Energiefabriken, in deren Mitte sich ein riesiges Schwarzes Loch befindet. Diese „Schwerkraftfallen“ verschlucken Gas um sie herum und spucken einen Teil davon als Plasma zurück, das auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird. Es ist Strahlung, die aus Protonen, Elektronen und elektromagnetischen Wellen gebündelt ist. Oft kann es hunderte Male breiter sein als seine Muttergalaxie. Wenn dieses „Quasar-Spray“ in Richtung Erde geht, kann die Strahlung ziemlich stark erscheinen - Astronomen nennen dies einen „Blazar“.
Die beiden Objekte, die H.E.S.S. Die beobachteten Forscher sind beide Blazare. Wie benutzt man sie als Sonden? Sie senden sehr energiereiche Gammalichtteilchen aus, die auf ihrem Weg zur Erde an Kraft verlieren, wenn sie auf EBL-Photonen treffen. Dies führt dazu, dass das ursprüngliche Blazar-Gammaspektrum gerötet wird - wie wenn sich die Sonne in der Dämmerung dem Horizont nähert und die Erdatmosphäre mehr vom blauen Teil des Sonnenlichts als vom roten Teil streut. Je dicker die Atmosphäre, desto röter die Sonne. Die Rötung hängt von der Dicke des Mediums ab. Diese Tatsache ist der Schlüssel zur Untersuchung der Zusammensetzung von EBL.
Luigi Costamante vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg sagt: „Das Hauptproblem besteht darin, dass die Energieverteilung in Quasaren viele verschiedene Formen annehmen kann. Bisher konnten wir nicht wirklich sagen, ob ein beobachtetes Spektrum rot aussieht, weil es wirklich stark gerötet ist, oder ob es von Anfang an so war. “
Dieses Problem wurde dank der Gammaspektren von zwei Quasaren - H 2356-309 und 1ES 1101-232 - gelöst. Diese Objekte sind weiter entfernt als alle bisher beobachteten Quellen. Die Empfindlichkeit des H.E.S.S. Teleskop ermöglichte es, sie zu untersuchen. Es stellt sich heraus, dass die Intensität von EBL nicht stark genug ist, um Quasarlicht zu röten. Die Spektren sind zu blau und enthalten zu viele Gammastrahlen mit höherer Energie.
H.E.S.S. Daten haben es den Wissenschaftlern ermöglicht, die maximale Intensität des diffusen Lichts abzuleiten. Es liegt nahe der untersten Grenze, die sich aus der Summe des Lichts einzelner Galaxien ergibt, die in einem optischen Teleskop sichtbar sind. Das beantwortet eine Frage, die Astronomen seit Jahren verwirrt: Wird diffuses Licht vor allem durch die Strahlung der ersten Sterne erzeugt? Die H.E.S.S. Ergebnisse scheinen diese Möglichkeit auszuschließen. Es gibt auch wenig Raum für Beiträge aus anderen Quellen, wie normalen Galaxien. Ein genauerer Blick auf den intergalaktischen Raum bietet neue Perspektiven für die Untersuchung von Gammastrahlen außerhalb unserer eigenen Galaxie.
Ursprüngliche Quelle: Max-Planck-Gesellschaft
